鉆孔灌注擴底樁的施工

摘要：鉆孔灌注擴底樁是在灌注樁的基礎上，加用相應的擴孔鉆頭在柱狀的底部進行擴孔，形成一個混凝土擴大頭來提高樁端承載力，目前在浙江省的應用實例較少，國家尚無該類樁型擴底部分的施工規范和圖集，只能套用相應的鉆孔灌注樁施工規范，由于它具有施工簡便易行，工程費用低和單樁承載力高等優點，日益得到重視和發展。本文介紹GPS-10型鉆機加用機械式擴底鉆頭的實例。

關鍵詞：鉆孔灌注擴底樁；質量技術措施

一、項目實例情況簡介：

杭州市濱江區盛元.慧谷工程位于浙江省杭州市濱江區內，為二層地下室，建筑面積52653平方米。

1.根據工程勘察報告，該工程施工現場自上到下的地層為7層：

巖土名稱

巖性描述及物理力學特征值指標

承載力

KPa

側阻力

KPa

端阻力

KPa

1層雜填土、塘泥2層砂質粉土、砂質粉土

3層粉質粘土

該層力學性能較好，稍密～中密，承載力較高，一般可作為短樁持力層，土層飽和，基坑開挖時易發生流砂、管涌。

110

18

4層淤泥質粉質粘土

該層力學性能差，流塑狀，具高壓縮性，是場地主要壓縮層，該層承載力低，抗剪強度低，一般不宜利用。

70

8

5層粉質粘土

該層力學性質較好，具有塑～硬可塑特點，壓縮性中等，一般可作為中長樁持力層。

150

30

600

2.根據巖土工程分析，地下二層基礎埋深13m，地下室基礎底面單位面積荷載僅為60KPa，地下室基礎底板持力層為3層，其地基土承載力遠遠能滿足地下室基礎底面的荷載要求，但由于地下水位較高，工程主要解決地下室整體抗浮，樁型故以抗拔樁為主。設計時從經濟方面考慮，選用樁徑￠650、￠550兩種型式的鉆孔灌注擴底樁。

二、鉆孔灌注擴底樁的施工

本文以樁徑￠650的抗拔樁為例。地面標高+8.00m，樁頂標高-5.3m，樁底標高-23.3m，（黃海高程）砼C35，加灌高度1.5m，擴底直徑1.300m，擴底高度1.500m，設計要求：允許誤差擴底直徑<-3cm，沉渣<10cm，余同鉆孔灌注樁施工驗收規范.

（一）、設備選型：該工程采用GPS-10型鉆機，機械式擴底鉆頭及配套設備。

（二）、本案例鉆孔灌注擴底樁工藝流程圖

一次清孔檢驗孔深 二次清孔

三次清孔

從鉆孔灌注擴底樁施工工藝流程圖上可看出：鉆孔灌注擴底樁是在鉆孔灌注樁的基礎上增加了擴底工藝，因此，本文重點介紹本案例擴底部分的要點。

1.鉆孔擴底施工：

（1）移動鉆機，使轉盤中心與樁位中心重合，再找平墊實，使機座周正水平。

（2）連接鉆具，下￠650三翼刮刀鉆頭鉆進，鉆進到離設計底標高以上0.3m（具體根據試樁情況確定鉆進預留標高參數H。本案例鉆至5b層粉質粘土，根據試樁情況確定鉆進預留標高參數H=0.3m）處，即達到預計樁底標高-23.0M后，鉆頭在原位慢速回轉大泵量沖孔，提鉆。

（3）提鉆，換擴底鉆頭下到孔底，先開泵沖孔，等泥漿循環正常后，合上離合器，使擴底鉆具慢速回轉，放松鋼纜繩，靠鉆桿自重加壓和孔底土體反力，在旋轉的情況下，擴底鉆頭的切削臂陸續張開，切削土體形成擴大頭，直到切削壁完全張開，達到擴底直徑。在擴底的同時，因擴底鉆頭對孔底土體的作用力會向下鉆進約0.3M，當擴底鉆頭完全張開后，達到設計樁底標高-23.3M。圖3

（4）二次清孔測沉渣。擴底鉆進完成后，讓鉆頭在原位慢速回轉，大泵量沖孔20分鐘，停鉆，不時提動鉆具，使切削臂不斷收攏、張開，將切削下來的土塊攪成泥漿推出孔外。

2.本案例保證擴底、成孔質量技術措施：

（1）擴孔鉆頭的型式

本案例采用四翼擴孔鉆頭，擴孔鉆頭靠切削臂張開，切削土體形成擴大頭，因此，合金應焊接在切削臂外側，支撐桿處不應有合金，以保證鉆頭橫向切削土體且向下鉆進距離小，擴底鉆頭的切削臂張開應符合設計的成孔形狀，即擴底鉆頭的切削臂完全張開的角度a符合設計擴底的角度。本案例擴孔理論設計角度a≈15°9/圖2，實際測量張開角度為a=15°10/，為保證張開的角度，設置限位器（鉆桿表面焊接鐵塊即可）。擴底鉆頭張開前與張開后的距離即為擴底鉆頭的張開行程，本案例擴底鉆頭張開行程為14cm，在該位置設置限位器。底盤為圓盤，圓盤上口內側留孔，保證土塊攪成的泥漿通暢，圓盤運轉自如。

（2）工程樁開始前做試成孔

試成孔前應保證擴底鉆頭使用能伸縮自如。此時，尚未知擴底鉆頭鉆進參數，假定0.1M。下￠650三翼刮刀鉆頭鉆進，通過測量機上余尺，鉆到指定標高-23.2m，然后，換擴底鉆頭，把此時擴底前機上余尺L1記錄下來，開始擴孔，擴底是否成功，需現場用井徑儀測試，直至測試結果合格。擴底后樁底形狀為鍋底形。擴底完成后，把擴底后機上余尺記錄下來L2。計算擴底前孔深和擴底后孔深的差值，確定鉆進預留標高參數H（H=L1-L2），并根據試成孔的情況調整鉆頭的各項參數，保證成孔質量。本案例試成孔鉆進預留標高參數H的范圍30-35cm，取其下限值30cm。

（3）測試孔壁穩定性

試成孔還需測試成孔穩定性，便于對后續工作的控制及掌握，根據試成孔的情況調整泥漿比重、后續施工工序控制時間等指標，一般只需用井徑儀測試成孔后4小時、6小時、8小時的孔壁穩定性即可。本案例中，6小時內有輕微縮徑現象，8小時則出現了縮徑、塌孔現象，因此對后續工作如清孔、下鋼筋籠、焊接、下導管、澆注砼的總時間控制在6小時之內。

3、清渣方式的選擇

本案例一、二次清孔采用正循環，下導管后采用氣舉反循環清孔。

（三）、工程測試

本案例實施中，委托杭州市勘測院對擴孔質量進行井徑測試，井徑測試的比例為50%，工程完工后，對29根樁進行了單樁豎向抗拔、抗壓靜載試驗及20%的工程樁動測。其中靜載試驗￠650㎜的樁共18根，9根抗拔樁（非破壞性試驗樁）的單樁豎向抗拔極限承載力均不小于1900KN；2根抗拔樁（破壞性試驗樁）的單樁豎向抗拔極限承載力為2660KN；5根抗壓樁（非破壞性試驗樁）的單樁豎向抗壓極限承載力均不小于2900KN；2根抗壓樁（破壞性試驗樁）的單樁豎向抗壓極限承載力4060KN；經動測檢驗的570根工程樁中，521根一類樁，二類樁49根，達到了設計要求。實踐證明，鉆孔灌注擴底樁在該工程中是成功的。

四、結束語

通過工程實踐證明，鉆孔灌注擴底樁用于砂質粉土、粘土等地質，只需增加擴孔鉆頭，而不必對現有鉆機進行改造，技術上的要求不是很高，有經濟方便、快速、高效等優點。與相同口徑的普通鉆孔灌注樁相比，樁端承載力可大幅度提高，大大地減少了鉆進工作量，造價低20%以上。在總負載力相同的情況下，可通過減少樁數、縮小樁徑、縮短樁長等手段，有效地減少鉆進工作量，或縮短工程建設周期，或降低工程造價，取得較好的社會和企業的綜合經濟效益。因此，是非常值得推廣和應用的一種樁型。

參考文獻

[1]中國建筑科學研究院.建筑樁基技術規范（JGJ94-94）[M].北京：中國建筑工業出版社，1995.

[2]樁基工程手冊編寫委員會.樁基工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1995.